Obrabotka Metallov. 2017 no. 4(77)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (77) 2017 20 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ шва, полученного сваркой трением с переме- шиванием, показали, что при внешней просто- те схемы процесса и идентичности строения сварного шва у широкого класса материалов добиться качественного соединения не всег- да возможно из-за возникающих дефектов, отличных от характерных для сварки плавле- нием [1–4]. Несмотря на большое количество работ, посвященных изучению структуры и свойств сварных соединений различных ме- таллов и сплавов, полученных способом свар- ки трением с перемешиванием, однозначного мнения о влиянии дефектной структуры свар- ного шва на характер разрушения соединения не существует. Изучение этого влияния явля- ется в настоящее время важнейшей задачей, от решения которой зависит успех широкого внедрения в промышленность этой перспек- тивной технологии. Действующие в области сварки плавлением стандарты, определяющие вид и допустимость образующихся дефектов, а также технологи- ческие причины их возникновения для сварки трением с перемешиванием оказались непри- менимы в основном из-за специфики структуро- образования сварного шва: слоистого строения и наличия резкой границы между ядром шва и зоной термомеханического влияния [5–7]. При- менение сварки трением с перемешиванием для ответственных конструкций требует учета спе- цифичности образуемых при данном методе сварки дефектов и определения их влияния на прочность сварного соединения. Самыми значимыми параметрами при СТП являются частота вращения инструмента и ско- рость его поступательного движения при фор- мировании шва, а также их соотношение. Эти параметры управляют температурным режимом в зоне сварки и должны обеспечивать оптималь- ный баланс для получения качественного шва. С одной стороны, не должно быть перегрева мате- риала, а с другой – материал должен быть доста- точно разогрет для формирования качественного бездефектного шва. Для получения систематических данных, ко- торые могли бы послужить в дальнейшем базой для первичной классификации дефектов, пред- ставляется полезным применение метода целе- направленного варьирования основными пара- метрами режима сварки с целью идентификации образующихся дефектов и изучения их влияния на прочность сварных соединений. Целью работы является изучение влияния основных параметров технологического режима сварки трением с перемешиванием алюминие- во-магниевого сплава на дефектность структуры и механические свойства сварных соединений листов алюминиево-магниевого сплава различ- ной толщины. Методика исследований Сварку листового проката из алюминие- во-магниевого сплава АМг5М толщиной 5,0 и 8,0 мм, исходный химический состав кото- рого соответствовал составу сплава АМг5 по ГОСТ 4784–97, выполняли на лабораторной установке, изготовленной в ИФПМ СО РАН для экспериментальных исследований технологиче- ских режимов сварки способом трения с пере- мешиванием (рис. 1). Вращение инструмента осуществлялось против часовой стрелки. Сварка выполнялась с помощью инстру- ментов, формирующих у свариваемых пластин выбранной толщины шов шириной ~20 мм, по режимам, приведенным в табл. 1. Основное внимание при сварке уделялось поиску режима сварочного процесса, позволяющего получить сварное соединение с минимальным количе- ством дефектов. С этой целью варьировались следующие па- раметры сварочного процесса: скорость враще- ния инструмента и скорость его движения от- носительно заготовки свариваемого материала (скорость подачи), а также сила прижима ин- струмента к заготовке. Для оценки совместного влияния этих параметров на качество формиру- ющегося сварного шва рассчитывали изменение коэффициента тепловложения, характеризую- щего тепло, вводимое в зону сварки. Численное значение коэффициента тепловложения опреде- лялось как отношение скорости подачи инстру- мента к скорости его вращения [8–9]. Качество сварного соединения оценива- ли визуально, а также методом оптической микроскопии. Фрактографические исследова- ния поверхности разрушения образцов после испытаний на растяжение были выполнены с помощью электронного сканирующего микро- скопа MiniSEM (Южная Корея). Для получения